第四章第四章路基路基稳稳定性分析定性分析计计算算(二二)第四节第四节 软土地基路基稳定性分析软土地基路基稳定性分析公路工程线长面广，沿线地质、水文条件复杂多公路工程线长面广，沿线地质、水文条件复杂多变，受多种因素制约，线路不可避免要穿越软土变，受多种因素制约，线路不可避免要穿越软土区；区；软土特点是软土特点是细粒土组成的空隙比大（细粒土组成的空隙比大（e e 1 1）、天）、天然含水量高（然含水量高（wwwwL L , ,大于大于303050%50%）、压缩性高）、压缩性高（a a1-21-20.5Mpa0.5Mpa-1-1）、强度低（）、强度低（C Cu u30Kpa30Kpa）和具有灵和具有灵敏结构性的土层。敏结构性的土层。 软土分类：软土分类：河海沉积河海沉积湖泊沉积湖泊沉积江滩沉积江滩沉积沼泽沉积沼泽沉积 软土分布：软土分布：沿海地区、内陆湖泊和河流谷地沿海地区、内陆湖泊和河流谷地分布着大量淤泥、淤泥质粘分布着大量淤泥、淤泥质粘土等软土。土等软土。软土地段高填方路基软土地段高填方路基主要病害主要病害在软土地基上修建高速公路会遇到在软土地基上修建高速公路会遇到 路基不稳定路基不稳定 沉降过大沉降过大 等问题等问题 不均匀沉降不均匀沉降且工程性质恶劣，尤其在振动荷载的作用下，易产生且工程性质恶劣，尤其在振动荷载的作用下，易产生侧向滑移及蠕变，对路基、构筑物的影响较大。侧向滑移及蠕变，对路基、构筑物的影响较大。 主要措施主要措施:薄层软土薄层软土原则上清除换土原则上清除换土厚层软土厚层软土-稳定分析稳定分析,达到要求达到要求;采取加固措施采取加固措施;采用其他结构物采用其他结构物-修筑桥梁修筑桥梁 临界高度临界高度 指天然路基状态下，不采取任何加固措施，所容许的路基最大填土高度。 计算公式计算公式11、临界高度的计算、临界高度的计算1）均质薄层软土地基）均质薄层软土地基2）均质厚层软土路基）均质厚层软土路基 式中：式中： Hc容许填土的临界高度；容许填土的临界高度； c 软土的快剪粘结力；软土的快剪粘结力； 填土的容重；填土的容重； Nw稳定因数，其值与路堤坡角及深度因素稳定因数，其值与路堤坡角及深度因素= =（d+Hd+H）/H/H有关。如后图有关。如后图临临界界高高度度的的计计算算规范规定：规范规定：1）总应力法-地基抗剪强度采用总强度(天然十字板快剪强度)， 或采用直剪快剪指标。 表征稳定性的安全系数为：22、路基稳定性的计算方法、路基稳定性的计算方法式中：式中：i,j 路堤填料内的分条编号；路堤填料内的分条编号；PT 各土条在滑弧切线方向的各土条在滑弧切线方向的 下滑力的总和；下滑力的总和；Si 地地基土内（基土内（AB弧）的抗剪力；弧）的抗剪力；Sj 路基土内（路基土内（BC弧）的抗剪力。弧）的抗剪力。Pj2）有效固结应力法 可以求固结过程中任意时刻已知固结度的安全系数，但本身不计算固结度，只是将其作为已知条件。安全系数：安全系数：l浸水路堤浸水路堤 浸水路堤是指受到季节性或长期浸水的沿河路堤、河滩路堤等。浸水路堤是指受到季节性或长期浸水的沿河路堤、河滩路堤等。l浸水路堤的水的浸润曲线浸水路堤的水的浸润曲线 由于土体内渗水速度远慢于河水，因此，当堤外水位升高时，堤内水位的比降由于土体内渗水速度远慢于河水，因此，当堤外水位升高时，堤内水位的比降曲线（即浸润线）成凹形，当堤外水位下降时，堤内水位的比降曲线成凸形。曲线（即浸润线）成凹形，当堤外水位下降时，堤内水位的比降曲线成凸形。11、浸水路堤及水的浸润曲线、浸水路堤及水的浸润曲线涨潮涨潮落潮落潮水流曲线水流曲线双侧渗水路堤水位变化示意图双侧渗水路堤水位变化示意图单侧渗水路堤水位变化示意图单侧渗水路堤水位变化示意图第五节第五节 浸水路堤的稳定性分析浸水路堤的稳定性分析1 1）浸水路堤的受力浸水路堤的受力: :自重、行车荷载、浮力自重、行车荷载、浮力 渗透动水压力。渗透动水压力。2 2）浸水路堤的不利时刻浸水路堤的不利时刻：涨水？、落水？：涨水？、落水？3 3）土的渗透性土的渗透性：由于土中含有空隙，在水位变化过程中伴有：由于土中含有空隙，在水位变化过程中伴有土中含水量的变化。土中含水量的变化。 对砂性土渗透性好，动水压力较小；对砂性土渗透性好，动水压力较小； 对黏性土渗透性不好，动水压力也不大；对黏性土渗透性不好，动水压力也不大； 对亚砂土、亚黏土有一定渗透性对亚砂土、亚黏土有一定渗透性, ,动水压力较大动水压力较大, ,边坡易边坡易失稳。失稳。22、浸水路堤的受力及渗透作用、浸水路堤的受力及渗透作用 水位急速上升时水位急速上升时，浸水路堤的浸润曲线下凹，土体除承受竖向，浸水路堤的浸润曲线下凹，土体除承受竖向的向上浮力外，还承受渗透动水压力的作用，作用方向指向土的向上浮力外，还承受渗透动水压力的作用，作用方向指向土体内部，有利于土体稳定，经过一定时间的渗透，土体内水位体内部，有利于土体稳定，经过一定时间的渗透，土体内水位趋于平衡，不再存在渗透动水压力。趋于平衡，不再存在渗透动水压力。 水位骤然下降时水位骤然下降时，浸水路堤的浸润曲线上凸，渗透动水压力的，浸水路堤的浸润曲线上凸，渗透动水压力的作用方向指向土体外，这将剧烈破坏路堤边坡的稳定性，并可作用方向指向土体外，这将剧烈破坏路堤边坡的稳定性，并可能产生边坡凸起和滑坡，不利于土体稳定，但经过一定时间的能产生边坡凸起和滑坡，不利于土体稳定，但经过一定时间的渗透，土体内水位也会趋于平衡，不再存在渗透动水压力。渗透，土体内水位也会趋于平衡，不再存在渗透动水压力。浸水路堤边坡稳定的浸水路堤边坡稳定的最不利情况最不利情况一般发生在一般发生在最高洪水水位骤然最高洪水水位骤然降落的时候降落的时候，此时渗透动水压力指向路基体外。，此时渗透动水压力指向路基体外。33、渗透动水压力对浸水路堤的作用、渗透动水压力对浸水路堤的作用动水压力的计算动水压力的计算 DIB0 D作用于浸润线以下土体重心的渗透动水压力，kN/m；I渗流水力坡降（取用浸润曲线的平均坡降）；B浸润曲线与滑动弧之间的面积，m2；0水的容重，kN/m3u4 4、渗水路堤的边坡稳定性计算方法、渗水路堤的边坡稳定性计算方法基本点： 适当改变填料的内摩擦角，利用非浸水时的常用方法，进行浸水时的路堤稳定性计算。 （只适用于全浸水路堤）1 1）假想摩擦角法）假想摩擦角法基本假设： 假想用水的浮力作用间接抵消动水压力对边坡的影响，即在计算抗滑力矩中，用降低后的内摩擦角反应浮力的影响，而在计算滑动力矩中，不考虑浮力作用，滑动力矩没有减小，用以抵偿动水压力的不利影响。2 2）悬浮法）悬浮法扣除浮力扣除浮力悬浮法计算图式：悬浮法计算图式：1-1-滑动面；滑动面；2-2-降水曲面降水曲面3 3）条分法）条分法 与非浸水路堤的条分法与非浸水路堤的条分法基本相同。但分为基本相同。但分为干燥和干燥和 浸水两部分浸水两部分，浸水路堤的，浸水路堤的边坡稳定系数为：边坡稳定系数为：4、措施通过调查通过调查,充分预估浪高、洪水位；充分预估浪高、洪水位；放缓边坡；放缓边坡；设置护坡道；设置护坡道；设置导流结构物。设置导流结构物。地震的危害地震的危害 软弱地基沉陷；软弱地基沉陷； 液化；液化； 挡土墙等结构物破坏；挡土墙等结构物破坏； 路基边坡失稳等路基边坡失稳等要求：对地震烈度大于等于要求：对地震烈度大于等于8度地区进行地震验算。度地区进行地震验算。第六节第六节 路基边坡抗震稳定性分析路基边坡抗震稳定性分析1、地震力地面产生地震波加速度形成的力；2、边坡抗震稳定性的计算方法： 数解法 图解法3、数解法-按照非地震地区的路基边坡稳定性验算方法确定最危险的滑动面，然后再考虑地震力的作用。复习思考题：复习思考题：1、路基稳定性设计中所用各种近似方法的基本假定？、路基稳定性设计中所用各种近似方法的基本假定？2、分别指出路堑与路堤边坡稳定性验算时所需土的实验资料有哪些？、分别指出路堑与路堤边坡稳定性验算时所需土的实验资料有哪些？3、行车荷载是怎样计入路基边坡稳定性计算的？、行车荷载是怎样计入路基边坡稳定性计算的？4、路基边坡稳定性验算的目的何在？、路基边坡稳定性验算的目的何在？5、指出非浸水路堤边坡稳定性验算时，圆弧滑动面条分法计算中抵抗力、指出非浸水路堤边坡稳定性验算时，圆弧滑动面条分法计算中抵抗力矩与滑动力矩的各组成部分。在什么情况下小条块沿滑动面的切向分矩与滑动力矩的各组成部分。在什么情况下小条块沿滑动面的切向分力也起抗滑作用？力也起抗滑作用？6、简述圆弧法验算边坡稳定性时，确定滑弧圆心轨迹的辅助线的基本方、简述圆弧法验算边坡稳定性时，确定滑弧圆心轨迹的辅助线的基本方法？法？7、已知某土质边坡的破裂面及其对应的、已知某土质边坡的破裂面及其对应的K值，现问如何确定最危险破裂值，现问如何确定最危险破裂圆弧？如何评价该路基断面边坡的稳定性？圆弧？如何评价该路基断面边坡的稳定性？8、何为陡坡路堤？如何进行陡坡路堤的稳定性分析计算？、何为陡坡路堤？如何进行陡坡路堤的稳定性分析计算？9、绘简图表示河滩浸水路堤内渗透浸润曲线的两种形式（两侧堤外水位、绘简图表示河滩浸水路堤内渗透浸润曲线的两种形式（两侧堤外水位相等）及其成因，并分别标出两种情况下的渗透动水压力的方向及其相等）及其成因，并分别标出两种情况下的渗透动水压力的方向及其对边坡稳定性的影响。对边坡稳定性的影响。10、如何确定河滩浸水路堤稳定性验算时的最不利条件？为什么？、如何确定河滩浸水路堤稳定性验算时的最不利条件？为什么？11、浸水路堤的稳定性验算与一般路堤有何不同？、浸水路堤的稳定性验算与一般路堤有何不同？12、为什么粘土填筑的路堤，其边坡稳定性分析方法与一般路堤边坡稳、为什么粘土填筑的路堤，其边坡稳定性分析方法与一般路堤边坡稳定性分析方法相同？定性分析方法相同？课外任务三：课外任务三： 用瑞典条分法针对用瑞典条分法针对P91P91的例的例4-114-11进行不考虑浸水的稳定性分析计算进行不考虑浸水的稳定性分析计算! ! （提交书面作业）（提交书面作业）课外任务课外任务课外任务四：课外任务四： 用简化用简化BishopBishop条分法针对条分法针对P91P91的例的例4-4-1111进行不考虑浸水的稳定性分析计算进行不考虑浸水的稳定性分析计算! ! （提交书面作业）（提交书面作业）